自感互感课件

1、 白炽灯白炽灯日光灯日光灯 自感现象自感现象 日光灯优点日光灯优点 （1 1）比白炽灯省电。发光效率是白炽灯）比白炽灯省电。发光效率是白炽灯 的的5-65-6倍倍 （2 2）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近 日光，光色好，且发光柔和。日光，光色好，且发光柔和。 （3 3）白炽灯：寿命短，普通白炽灯的寿）白炽灯：寿命短，普通白炽灯的寿 命只有命只有1000 -30001000 -3000小时之间。日光灯寿命较小时之间。日光灯寿命较 长，一般有效寿命是长，一般有效寿命是3000-60003000-6000小时。小时。 日光灯灯管日光灯灯管 1 1、结构、结构 氩气、低

2、压水银蒸汽氩气、低压水银蒸汽 2 2、工作条件：、工作条件：起辉电压：起辉电压：700700V V以上以上 工作电压：工作电压：40W40W灯管灯管100V100V左右左右 荧光粉发荧光粉发 出可见光出可见光 受到紫外受到紫外 线照射时线照射时 在高压在高压 下导电下导电 发出紫外线发出紫外线两端灯丝两端灯丝 给气体加给气体加 热热 并给并给 气体加上气体加上 高电压高电压 镇流器结构和作用：镇流器结构和作用： 启动时提供瞬时高压启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流正常工作时降压限流 启动器组成和作用：启动器组成和作用： 起到一个开关的作用起到一个开关的作用 能使动靜触片能使动靜触片 不产生

3、电火花不产生电火花 保护触点保护触点 氖泡氖泡 电容器电容器 日光灯原理：日光灯原理： 日光灯的构造：日光灯的构造：由灯管、镇流器（一个由灯管、镇流器（一个 带铁芯的线圈）、和启动器组成。带铁芯的线圈）、和启动器组成。 镇流器的作用：镇流器的作用： 降压、限流降压、限流 启动器的作用：启动器的作用： 自动开关自动开关 灯管灯管 镇流器镇流器 启动器启动器 220220v v 1 1日光灯的点燃过程日光灯的点燃过程需高电压需高电压 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产 生的热量使生的热量使U U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电

4、路接通。型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。 灯丝和镇流器中有电流通过。灯丝和镇流器中有电流通过。 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U U型片冷却收缩，型片冷却收缩， 两个触片分离，电路自动断开。两个触片分离，电路自动断开。 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生 很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电 动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的 气

5、体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。 2 2日光灯正常发光日光灯正常发光 需低电压（约需低电压（约110110v v） 日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈 中会产生自感电动势，它总是障碍电流变化的，这时的镇流器中会产生自感电动势，它总是障碍电流变化的，这时的镇流器 起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。 演示实验演示实验1通电自感通电自感 L S R1 R B A B灯很快正常发光灯很快正常发光 A灯逐渐由暗变亮灯逐渐由暗变亮 原

6、因：原因：线圈线圈L中的磁通量中的磁通量 变化阻碍电路中的电流变化阻碍电路中的电流 增大。增大。 IL IA IB 演示实验演示实验2断电自感断电自感 L d c ba A S IL IAIA IL 灯泡并不立即熄灭灯泡并不立即熄灭 而是而是闪一下闪一下才熄灭才熄灭 原因：原因：线圈线圈L中的磁通中的磁通 量的变化阻碍通过灯量的变化阻碍通过灯A 的电流的减小。的电流的减小。 由于由于导体本身的电流发生变化导体本身的电流发生变化而产而产 生的电磁感应现象。生的电磁感应现象。 一、自感现象：一、自感现象： 二、自感电动势：二、自感电动势： 在自感现象中产生的感应电动势。在自感现象中产生的感应电动势

7、。 I E = L t L自感系数，简称自感或电感。单位为亨自感系数，简称自感或电感。单位为亨 利，符号为利，符号为H。 A/ sv1 s /A1 v1 H1 1H=103mH=106H 线圈的自感系数由线圈的自身条件决定线圈的自感系数由线圈的自身条件决定, 与线圈的形状、长短、匝数、单位长度上导线与线圈的形状、长短、匝数、单位长度上导线 的匝数、线圈中是否插入铁芯等因素有关。的匝数、线圈中是否插入铁芯等因素有关。 课堂小结：课堂小结： 1、通电及断电自感实验、现象、原因、通电及断电自感实验、现象、原因 2、自感现象：、自感现象： 当导体中电流发生变化时，导体自身产生的电磁当导体中电流发生变化

8、时，导体自身产生的电磁 感应现象，叫自感现象。感应现象，叫自感现象。 3、自感电动势的作用：阻碍导体中电流的变化、自感电动势的作用：阻碍导体中电流的变化 4、自感系数的影响因素：、自感系数的影响因素： 与线圈的形状、长度、单位长度上导线的匝数、与线圈的形状、长度、单位长度上导线的匝数、 线圈中是否插入铁芯有关线圈中是否插入铁芯有关 5、日光灯电路：、日光灯电路： 启动器启动器自动开关自动开关 镇流器镇流器降压限流降压限流 实验探究实验探究:影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素 在在“探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件”的的 实验中，改变通过小线圈实验中，改变通过小线圈A

9、A的电流大小，的电流大小， 我们会发现大线圈我们会发现大线圈B B就能产生就能产生感应电流感应电流。 对这个现象我们是如何解释的？对这个现象我们是如何解释的？ 小线圈的电流变化小线圈的电流变化 小线圈中电流激发的磁场变化小线圈中电流激发的磁场变化 穿过大线圈的磁通量发生变化穿过大线圈的磁通量发生变化 闭合回路产生感应电流。闭合回路产生感应电流。 一、互感现象一、互感现象 1. 当一个线圈中电流变化，在另一个线当一个线圈中电流变化，在另一个线 圈中产生感应电动势的现象，称为圈中产生感应电动势的现象，称为互感互感。 互感现象中产生的感应电动势，称为互感现象中产生的感应电动势，称为 互感电动势。互感

10、电动势。 2. 应用：变压器应用：变压器 3 3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间, , 且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和 电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时 要设法减小电路间的互感。要设法减小电路间的互感。 互感现象互感现象 现在，我们再来关注上述的电路：现在，我们再来关注上述的电路： 在在A线圈中的电流变化时，线圈中的电流变化时，B线圈会产生感应线圈会产生感应 电流，是因为穿过电流，是因为穿过B线

11、圈的磁通量发生了变化线圈的磁通量发生了变化, 但我们发现但我们发现,A线圈是插在线圈是插在B线圈中的线圈中的,根据这个根据这个 情况情况,你还能想到什么？你还能想到什么？ 在在B线圈中产生电磁感应现象线圈中产生电磁感应现象,那么那么在在A线圈线圈 是否也会产生电磁感应现象是否也会产生电磁感应现象呢？呢？ 一、互感现象一、互感现象 二、自感现象二、自感现象 自感电动势的作用：阻碍导体中自身的电流自感电动势的作用：阻碍导体中自身的电流变化变化。 注意：注意： “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么，电流原来怎么 变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变变化还是怎么变，只是变化变慢了，即

12、对电流的变 化起延迟作用。化起延迟作用。 1、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁感应发生变化而产生的电磁感应 现象，叫现象，叫自感现象自感现象。 2、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。 1.当当一个线圈一个线圈中电流变化，在中电流变化，在另一个线圈另一个线圈中产生感应中产生感应 电动势的现象，称为电动势的现象，称为互感互感。 2.应用：变压器应用：变压器 变压器 按用途分按用途分: : 电力变压器，特种用途变压器。电力变压器，特种用途变压器。 按相数分按相数分: : 单相、三相和多相变压器。单相、三相和多相变压器。 按绕组数分按绕组数

13、分: : 双绕组、多绕组及自耦变压器。双绕组、多绕组及自耦变压器。 2. 变压器的结构变压器的结构 1. 变压器的分类变压器的分类 变压器铁心变压器铁心: 硅钢片叠压而成。硅钢片叠压而成。 变压器绕组变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。高强度漆包线绕制而成。 其他部件其他部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。油箱、冷却装置、保护装置等。 变压器铁心变压器铁心: 硅钢片叠压而成。硅钢片叠压而成。 变压器绕组变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。高强度漆包线绕制而成。 其他部件其他部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。油箱、冷却装置、保护装置等。 铁心铁心线圈线圈 壳式变压器壳式变压器 心式变压心式变压

14、 器器 铁心铁心 线圈线圈 2. 变压器的结构变压器的结构 发电厂发电厂 1.05万万 伏伏 输电线输电线 22万伏万伏 升压升压 变电站变电站 1万伏万伏 降压降压 变压器应用举例 降压降压 实验室实验室 380 / 220 伏伏 降压降压 仪器仪器 36伏伏 降压降压 1 N1 i1 一次绕组一次绕组 二次绕二次绕 组组 3. 变压器的工作原理变压器的工作原理 t Ne d d 11 t Ne d d 1 11 t Ne d d 22 A X a x 变压器符号变压器符号 A x u1 +e1 + e 1 + N2 e2u20 a x S ZL i2 + S |ZL | 1 N1 N2 i

15、1 e2 u2 e1 u1 e 1 2 i2 u1 i 1( ( i1N1) ) 1 e 1 e1 i2 ( (i2N2 ) ) 2 e 2 3. 变压器的工作原理变压器的工作原理 e2 + + + + + e 2 + 1 N1 N2 A X a x U1 E1 E2 E1 U1 U20 = U1 U20 = = K N1 N2 U20 = E2 I0 U1 U20 E1 E2 4.44 f N1 m 4.44 f N2 m N1 N2 = = = E2 U20 E1 U1 E 1 结论结论 变比变比 U1= E1E 1+R1I0 ( (1) ) 电压变换电压变换 变压器空载：变压器空载： +

16、 + + + a S ZL N1I1= N2 I2 N1 N2 A Xx I1 E2 U2 E1 U1 E 1 I2 结论结论 产生主磁通产生主磁通 的的磁动势磁动势 有效值有效值 I0 = I1N ( (2. 5) ) ( (2) ) 电流变换电流变换 变压器接负载：变压器接负载： 012211 INININ 0 2211 ININ 2211 ININ KN N I I1 1 2 2 1 + + E 2 + + + + + ZL= U1 I1 ZL= U2 I2 = KU2 I2/K = K2 U2 I2 = K2 ZL ZL= K2 ZL结论结论 I2 K ZL U2 U1 I1 Z0 Z

17、L E 可利用变压器进行阻抗匹配可利用变压器进行阻抗匹配 ( (3) ) 阻抗变换阻抗变换 |ZL|= K2 |ZL | + + + ( (1) ) 额定容量额定容量 SN 单相变压器单相变压器 SN = U1NI1N = U2NI2N ( (2) ) 额定电压额定电压 U1N 和和 U2N ( (3) ) 额定电流额定电流 I1N 和和 I2N ( (4) ) 额定频率额定频率 fN U2N 一次侧加一次侧加 U1N 时，二次侧绕组的开路电压。时，二次侧绕组的开路电压。 U2N 应比满载运行时的输出电压应比满载运行时的输出电压 U2 高出高出 5% 10%。 4. 变压器的铭牌数据变压器的铭

18、牌数据 允许通过的最大电流。允许通过的最大电流。 例例 1 有一台额定容量有一台额定容量 50 kVA、额定电压、额定电压 3 300/220 V 的变压器，高压绕组为的变压器，高压绕组为 6 000 匝，试求：匝，试求：( (1) ) 低压绕组匝数；低压绕组匝数； ( (2) ) 高压边低压边额定电流；高压边低压边额定电流； 解解(1) ) N2= N1U2N U1N = 400 6 000 220 3 300 = I2N= K I1N= 6 000 400 15.1 = 227 A SN U1N ( (2) ) I1N = 15.1 A= 50 103 3 300 2 1 N2 N1 N N U U 例例 2 如图所示，交流信号源如图所示，交流信号源 E = 220 V，内阻，内阻 R0 = 800 ，负载，负载 RL= 8 ，( (1